20121227-王天易-博士论文开题报告

连四嗪含能化合物的 理论 & 合成 研究 报告人： 报告人：王天易 导师： 导师：贡雪东 夏明珠 内容提要 1 2 3 4 5 选 题 背 景 主 要 研 究 内 容 创 新 点 及 难 点 工 作 进 度 安 排 已 完 成 的 工 作 选题背景 二十世纪八十年代 二十世纪六十年代 二十世纪三十年代 二十世纪初 HiNC TATB RDX HMX 高能量 钝感炸药 高 能 低 感 至今 TNT 选题背景 s-tetrazine v-tetrazine as-tetrazine 2. 主要研究内容 ① 采用量子化学密度泛函理论计算，结合化学热力学和动 力学研究，对连四嗪含能化合物进行系统的理论计算， 建立分子与晶体结构与爆炸性能和安全性能之间的规律 性联系，然后，通过理论设计和筛选，提供多个符合高 能量密度化合物定量判别标准的目标物，并预测其主要 性能； ② 进行合成路线设计和合成实验研究，对获得的连四嗪目 标化合物样品进行爆炸性能和安全性能的测定验证，最 终提供1-2个能量与HMX相当、机械感度明显低于HMX 的连四嗪含能化合物的合成方法以及理论设计方法。 3. 创新点及难点 ? 创新点 对连四嗪含能化合物进行系统的理论计算，建立分子 与晶体结构与爆炸性能和安全性能之间的规律性联系，然 后通过理论设计和筛选，提供多个符合高能量密度化合物 定量判别标准的目标物，预测其主要性能，为实验合成提 供基础信息及理论指导，并进行目标物的合成实验，探索 目标物的合成方法。 ? 难点 首先，要对大量的连四嗪分子进行系统的理论计算， 工作量较大；其次，对连四嗪类含能目标物进行合成实验 研究有一定的危险性和随机性。 4. 工作进度安排 完成博士生课程，熟悉软件的使用， 熟悉连四嗪分子结构； 查阅文献，对连四嗪分子进行系统的 理论计算并建立结构与性能间的关系； 设计、筛选出符合HEDC定量判别标准 的目标物并进行实验合成研究； 撰写学位论文，准备答辩。 5. 已完成的工作 ① 整理了关于连四嗪的相关文献，熟悉了连四嗪衍生物的 结构及合成路线，初步掌握了Gaussian03、MS5.0等计算 软件的用法； ② 用量子化学密度泛函方法对近60种连四嗪含能衍生物进 行了分子优化，在确认结果无断键、无虚 频后，理论预 测了它们的爆轰性能； ③ 筛选了十几种条件较好的潜力目标物作为以后的重点研 究对象，并将这些分子的理论爆轰性能与传统含能材料 HMX、TATB等进行了对比。 潜力目标物 O N O N N N O N N N N O DNBTDO（已合成） FTDO（已合成） O TBTTO（已合成） O N N N N O N N N O N N N N N O O2N N3 O NO2 N3 DTTO TTTO 6,8-二叠氮基-DNBTDO （已合成） 潜力目标物 O N N N N NC CN O 5,6-二氰基-TDO （已合成） 5-

硝基-TBTTO（已合成） O N O N N N O N N O N N N O N N N O 5,6-二硝基-TDO oxygen balance(%) density (g/cm3) △Hf (kJ/mol) Tdec (℃) Vdet (m/s) Pc-j (GPa) HMX TATB BTATz DAAT DNBTDO FTDO TBTTO TTTO -21.61 -55.78 -64.47 -72.68 -44.1 -10.3 -57.6 0 1.90 1.93 1.76 1.78 1.86 1.90 1.86 1.96 105 -154 883 862 434 764 843 850 >240 342 310 320 210 110 >140 - 9110 7619 7520 7730 8281 9664 8245 9909 39.0 26.8 22.3 24.1 31.0 42.8 30.7 45.7 连四嗪的研究思路 新的理论 提供系统的方法来稳定高能量的高氮杂环或长氮链结 构，提出新的高氮含能化合物的设计原则。 新理论 实验合成 试验实践 在理论的指导下，通过实验合成目标物，反复验证 目标物的结构与实际性能间的关系。 理论计算 通过大量的理论研究总结出连四嗪分子和晶 体的结构与其性能间的规律性联系。 理论研究 111030320@http://wendang.chazidian.com The End 

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①采用量子化学密度泛函理论计算，结合化学热力学和动力学研究，对连四嗪含能化合物进行系统的理论计算，建立分子与晶体结构与爆炸性能和安全性能之间的规律性联系，然后，通过理论设计和筛选，提供多个符合高能量密度化合物定量判别标准的目标物，并预测其主要性能；

②进行合成路线设计和合成实验研究，对获得的连四嗪目标化合物样品进行爆炸性能和安全性能的测定验证，最终提供1-2个能量与HMX相当、机械感度明显低于HMX的连四嗪含能化合物的合成方法以及理论设计方法。